Geschwindigkeit der Lichtreise

Ich habe gerade mit der speziellen Relativitätstheorie begonnen. Am meisten hat mich die als Lichtgeschwindigkeit bekannte Grenzgeschwindigkeit fasziniert. Ich fragte meinen Lehrer:

Stellen Sie sich zwei masselose Objekte vor, die sich mit Lichtgeschwindigkeit in die gleiche Richtung bewegen. Wie groß wäre ihre Relativgeschwindigkeit zueinander?

Mein Lehrer sagt mir, dass ihre Relativgeschwindigkeit Null wäre. Aber dann ist die Lichtgeschwindigkeit universell konstant, unabhängig von der Bewegung seines Bezugsrahmens, und das sollte ihre relative Geschwindigkeit nicht sein C ? Wie groß ist ihre Relativgeschwindigkeit und wie? Befolgen Objekte, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, das Gesetz der Geschwindigkeitsaddition?

Können Sie ein Diagramm zeichnen, das die Objekte zeigt, nach denen Sie fragen, und wie ihre Geschwindigkeiten sind?
Ich bin neu hier, also kenne ich nicht genug Latex, um Digramme zu zeichnen; (
Die Relativgeschwindigkeit ist Null, aber die Relativgeschwindigkeit zu IHNEN ist es C . Und Sie können immer MSPaint oder ähnliches verwenden.
@ jinawee, Lichtgeschwindigkeit soll unabhängig von der Bewegung des Bezugsrahmens sein, es ist immer gleich, also ist es eigentlich nie relativ, habe ich recht?
Verwechseln Sie relative Geschwindigkeit und Geschwindigkeit?
@ jeremy kann sein, da Lichtgeschwindigkeit immer ist C

Antworten (4)

Aber dann ist die Lichtgeschwindigkeit universell konstant, unabhängig von der Bewegung seines Bezugsrahmens, und das sollte ihre relative Geschwindigkeit nicht sein C ? Wie groß ist ihre Relativgeschwindigkeit und wie?

BEARBEITEN Nach weiterer Überprüfung (besonderer Dank an Alfreds Kommentar) denke ich, dass meine ursprüngliche Antwort falsch ist. Es stellt sich heraus, dass die Frage nach den relativen Geschwindigkeiten von Photonen, die sich in die gleiche Richtung bewegen, eine bedeutungslose Frage ist. Der Grund ist wie folgt.

Für zwei Objekte A, die Bsich als solche bewegen,

                       v

               u      -------> A
            -------> B
            ------------------ (ground)

Die Geschwindigkeit von Bin A's Frame ist dann

u ' = u − v 1 − u v C 2
Beachten Sie den Nenner? Für u = v = C , das ist Null und wir erhalten 0/0, was eine undefinierte Operation ist, daher die bedeutungslose Frage.

Befolgen Objekte, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, das Gesetz der Geschwindigkeitsaddition?

Nicht genau. Die Galileische Geschwindigkeitsaddition, S = u + v gilt nicht für Objekte mit großer Geschwindigkeit. Wir verwenden das "Kompositionsgesetz" ,

S = u ± v 1 ± u v C 2
Wo ± hängt von Richtungen/Frames ab. Wenn u v ≪ C 2 , dann reduziert sich dies auf die Galileische Transformation.

@ Kyle Kanos Lichtgeschwindigkeit ist also relativ? Da die Geschwindigkeit des 1. Teilchens gegenüber anderen Null wird?
"Es ist nur so, dass es in ihrem sich mitbewegenden Referenzrahmen" keine Referenzrahmen mit der Geschwindigkeit c gibt .
Kann jemand die Ablehnung erklären?

Sie sagen "zwei masselose Objekte, die sich mit Lichtgeschwindigkeit in die gleiche Richtung bewegen".

Dies impliziert, dass die beiden Objekte die gleiche Geschwindigkeit haben, sodass die Relativgeschwindigkeit Null ist.

Wenn sich zwei masselose Objekte in entgegengesetzte Richtungen bewegen, beide mit Lichtgeschwindigkeit relativ zu einem stationären Beobachter, dann ist die Relativgeschwindigkeit der beiden Objekte immer noch die Lichtgeschwindigkeit.

Die Antworten können sein:

  1. Sie sagten, dass sie sich parallel bewegen, dann wissen Sie , dass die Relativgeschwindigkeit zwischen ihnen 0 ist.
  2. Angenommen, einer oder beide beabsichtigen, die Relativgeschwindigkeit zu messen. Sie senden einen Lichtstrahl aus und warten ewig auf den zurückgeworfenen reflektierten Strahl. Offensichtlich müssen sie daraus schließen, dass der andere unendlich weit entfernt ist. So messen wir Entfernungen: mit Licht.

IMO sind beide Antworten richtig.
Hinweis: obwohl die Lichtgeschwindigkeit konstant ist und gemessen wird C für keinen Beobachter wird dadurch (es ist leicht zu erklären) nicht entkräftet, dass die Lichtgeschwindigkeit gegenüber dem Hintergrund, dem Medium, konstant ist.

In einem luminalen Rahmen vergeht keine Zeit (die Eigenzeit entlang des Pfades ist zwischen zwei beliebigen Ereignissen Null), sie können sich nicht "entscheiden", etwas zu tun, und sie können keine Verzögerung messen.
@dmckee möglicherweise ist es eine Frage der Sprache oder der Perspektive: Im Labor können wir einen kurzen gepulsten Lichtstrahl senden (ein Objekt ist es) und ihn dann in zwei Teile teilen (eine Entscheidung). Wenn die IOR auf beiden Pfaden gleich ist, ist es unmöglich, sie wieder zusammenzuführen. Sie können den gesamten Vorgang zeitlich festlegen. Ich vermute, Sie wissen, dass ich weiß, dass Licht immer eine schwierige Entscheidung trifft: Was ist der kürzeste Weg? Take it easy kniffliges Licht. 'Eigenzeit ... ist Null ...' kann bedeuten, dass die Eigenzeit nicht ontologisch ist. Ich muss bei GR-Geschwindigkeit denken: 43/5571=2*pi*369,2/300000 (in km/s). ;) Ich fühle mich glücklich, heute mit sexygenary zu beginnen ;)

Das zweite Postulat der speziellen Relativitätstheorie lautet:

Licht breitet sich, gemessen in einem beliebigen Inertialbezugssystem, im leeren Raum immer mit einer bestimmten Geschwindigkeit c aus, die unabhängig vom Bewegungszustand des emittierenden Körpers ist. ( Wikipedia )

Ihre Frage bezieht sich nicht auf das zweite Postulat, da kein träger Beobachter die Konstellation Ihres Gedankenexperiments beobachten kann. Somit besteht kein Widerspruch.

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